基于学生自主选课的大学物理实验教学改革实践与思考

摘 要：信息化技术的发展和教学理念的转变不断激发实验教学改革的活力和潜能，越来越多的高校逐渐在公共基础实验课程中推行学生自主选课。相较于传统的以班级为单位的集体排课，学生自主选课带来的变化广泛而深入。文章从多个方面介绍了华中农业大学在大学物理实验课程中推行学生自主选课模式的具体举措，文章还基于实践效果深入分析了学生自主选课的积极作用和优势，同时也总结分享了选课模式改革过程中遇到的典型问题以及有效的应对办法。

关键词：大学物理实验；学生自主选课；选课模式

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-7164（2024）26-0128-04

大学物理实验是普通高等学校理工科学生必修的公共基础课程，也是学生进入大学以后接受系统的实验方法和实验技能训练的开端课程，对学生科学精神的培养、科学素养的提升具有不可替代的作用。近年来，随着教学条件的改善和教学理念的转变，对于大学物理实验教学模式的改革一直在进行，［1-4］其中最引人注目的内容之一便是从传统的以班级为单位的集体排课向学生自主选课的转变。［5-6］

在过去相当长的时间里高校大学物理实验课程皆是以班级为单位安排教学活动（必要时也会将班级切分为两个或多个小组），所有学生在统一的时间里完成相同的实验项目。这种方式与一般的理论课课堂类似，便于学校排课和管理，但在培养学生自主学习能力、促进学生个性化发展、推进以学生为中心的教育理念等方面存在局限。学生自主选课建立在开放式实验教学基础之上，这里的“开放”主要体现在为时间开放和实验项目开放。［7］时间开放是指学生可以在各实验室开放时间内任意选择时间段来上课；实验项目开放是指实验室可供选择的实验项目数量大于学生必修的实验项目数。在互联网和信息技术尚未普及的年代，要突破传统集体排课推行学生自主选课，其成本和难度会让绝大部分高校望而却步。而如今互联网已深入人们的生活，信息技术更是普惠各行各业，高校的教学模式改革也同样迎来了广泛机遇与强劲活力。大学物理实验作为一门面向不同专业的、涉及大量学生的重要公共基础课程，对信息化教学改革的需求更为旺盛，改革的动能和收益更突出。文章将结合华中农业大学在大学物理实验推行学生自主选课的实践，深入分析学生自主选课的主要优势，着重探讨其中的问题及应对办法。

一、学生自主选课的具体实践

华中农业大学早在十余年前就开始了大学物理实验学生自主选课系统的设计开发，［8］经历多年的教学实践，积累了丰富的运行经验，学生自主选课的操作流程和软硬件支撑也不断完善。与传统的以行政班级为单位的集体排课相比较，学生自主选课带来的变化广泛而深入。

（一）确定实验课堂的数量及时间

大学物理实验是华中农业大学理工农林类专业必修的一门基础实验课，覆盖全校一半以上的本科生。开课时间一般是在大一下学期或大二上学期，平均每学期开课人数一千余人。根据每位学生应修学时数（30学时）、每次实验学时数（4学时）以及各实验室的额定人数等信息，便可计算出总的课堂需求量，实开课堂数量通常要略高于课堂总需求量（例如1.1倍）。再根据各相关专业课表信息统计预估出每个时间段可开课堂数，从而确定开课课堂的时间分布。由于华中农业大学的大学物理实验排课是在学期初，此时学生的绝大部分课程都已排完或选定，考虑部分学生可能缺少连续4课时的空余时间，必要时可在周末或者晚上开设一些课程供学生选择。

（二）确定实验课堂的指导教师

开课的课堂数量及时间确定后，接下来便是组织相关教师选定实验课堂（教师选课）。教师按照分配的实验教学工作量，根据个人的时间和意愿，依次选定具体的课堂。教师选课是以“轮”为单位，一轮实验是指完整的30个课时的实验，涵盖所有实验室，需连续七周内在相同的时间段（例如周三下午）依次完成不同实验课堂的指导任务。因为完整的一轮实验只持续七周，所以一个学期内可安排上下两轮实验（主要针对教师，学生选课以“课堂”为单位，不受此限制）。考虑教师对上课时间也会存在一定的要求或偏好，因此，教师可事先约定好选课规则，轮流选定将要授课的课堂。

（三）开放学生自主选课系统

将确定好的实验开课信息录入系统后，便可向学生开放选课。学生根据个人的业余时间，选满应修的学时数即可（7个四学时的实验课堂和1个两学时的实验考查）。通常是每周可选一个实验室，每个实验室含1个必修实验和若干选修实验（每个实验均为两学时，另有少数实验室只含1个四学时的必修实验），学生可根据个人兴趣确定1个选修实验，与必修实验一起构成一次四学时的实验课堂。系统不对实验项目的选课顺序做要求，只要求在一个学期内选满所有必修实验且总学时数达到30。两个学时的实验考查只在期中考试周和期末考试周开放，若是要选定在期中考试周，则必须确保所有实验都选在期中考试周之前。在整个开课期间，选课系统始终向学生开放，绝大部分学生会在系统开放后的一两天时间内将所有实验选定，也有一部分学生可能因期望的时间段已选满等原因不能提前选定所有实验。

（四）实验课堂的组织与管理

教师是以“轮”为单位选定上课课堂，而学生则是以“课堂”为单位进行选课，这就意味着即使是同一轮实验，每堂课的学生也不同。不仅如此，由于每个学生选定的选修实验可能不一样，教师在每个课堂通常都要指导两个以上的实验。首先指导所有学生完成两学时的必修实验，然后再根据选课情况，分组指导学生完成两学时的选修实验。每次实验课堂开始前，学生须上交本次实验课堂的预习报告和上一次实验课堂的实验报告，而本次实验的实验报告则应课后完成并在下一次实验课提交。因教师和学生组合上的随机性，报告的批改也是交叉随机的，教师甲批改的报告可能是教师乙指导的，而教师甲指导的实验可能由教师丙来完成报告批改。

二、学生自主选课的优势分析

学生自主选课是把选择权交给学生，对于调动兴趣的驱动力、提升学习的自主性、促进个性化发展等具有举足轻重的作用，也是实践以学生为中心的教学理念的重要举措。文章将着重结合华中农业大学物理实验的教学实践，分析并总结推行学生自主选课的重要优势。

（一）有助于落实“以学生为中心”和“以兴趣为驱动”的教育理念

大量的教学实践证明学生的主观意愿和学习兴趣对课程的学习成效具有至关重要的影响。当学生对一门课程兴趣不足或重视度不够时，即使依靠“临阵磨枪”通过了课程考核，其知识和能力也难有实质长进，反而浪费了许多宝贵的时间和精力，不利于个人发展。学生自主选课是尊重学生意愿、实现兴趣驱动的一种基础性举措，大学物理实验拥有良好的条件和需求来推行学生自主选课。若要让学生自主选课的这一优势得以充分发挥，还需在实验项目的设置和设计上下足功夫。

（二）有助于增强课程可塑性和课堂灵活性

在科技和社会发展日新月异的今天，作为培养学生科学精神、提升学生科学素养的一门关键基础课程，大学物理实验应当积极从科技和社会发展的成果和实例中汲取新知，不断发展和优化大学物理实验的教学内容。

一方面，学生自主选课更加便利了教师开发和引进新的实验项目，通过各实验项目的选课情况和课堂反馈，适时调整实验项目的设置和设计。另一方面，自主选课也给实验课堂带来了较大的灵活性，学生完成自主选课后，若后续出现临时变故无法到课，在一定条件下可及时取消选课改选其他时间。教师或实验管理人员也可根据学生的选课情况，对实验课堂进行动态调整。

（三）有助于规范课程管理和提升课程质量

基于学生自主选课具体实践可以发现，完成自主选课的教学组织需要课程组所有教师的协调合作。由于每堂课教师和学生的组合关系具有随机性，实验指导和报告批改在不同教师之间交叉进行，因而实验要求、评分标准的规范化显得尤为重要。这一过程有力地促进了整个课程教学管理的统一和规范。不仅如此，这种模式下学生会对不同教师形成印象对比，教师之间也会在实验指导和报告批改的交叉中互督互促，这些因素对课程教学质量的保障和提升起到积极的作用。

（四）有助于防止学生在实验课堂敷衍了事

实验类课程经常存在的一个问题是学生在实验过程中浑水摸鱼，这在传统的以班为单位的实验课堂里表现得尤为明显。对抱有应付心态的学生，很容易对身边熟悉的同学产生依赖，实验过程蒙混过关、实验报告抄袭模仿。推行自主选课后，每个实验课堂的学生是随机的，往往来自不同专业和班级，学生彼此不认识或不熟悉，实验操作、报告撰写都得靠自己，敷衍应付的情况明显减少。每个课堂的选修实验将学生进一步切分，有的实验室包含三四个选修实验，平均每个选修实验的学生数只有课堂总人数的三分之一或四分之一，学生在课堂上“浑水摸鱼”的难度进一步增加，有助于提升学生参与实验项目的效果。

三、学生自主选课的问题及应对

（一）实验项目选课顺序不可控

对于传统以班为单位的实验课程，通常老师和学生相对固定，实验项目可以按顺序进行，实验内容可以存在先后关联或渐进关系。而推行自主选课后，实验课堂之间的顺序被打乱，不同学生实验项目的选课顺序也不一样，必须确保每个实验项目的独立性。大学物理实验广泛涵盖力热电光原等不同物理学领域的实验，它们之间大多是平行关系，对实验选课的先后顺序并无特殊要求。而一些共同的基础性的实验知识和技能需要安排在实验课程的最前面。因此，可在实验开始前的大学物理理论课上安排一次实验绪论课，着重介绍大学物理实验的基础知识和注意事项。推行学生自主选课并不一定会带来实验项目顺序不可控的问题，如果某些实验项目之间确实存在先后关联，可以适当调整实验选课的规则，例如可将相关实验并入一个实验组，以实验组为单位开展自主选课。

（二）部分课堂人数少导致资源浪费

自主选课必然会产生的一个问题是不可能保证每个课堂的选课人数都达到额定人数，部分课堂的人数偏少。这就需要在确定课堂时间分布时做好充分调研，对每个时间段可能选课的人数有充分可靠的预估，谨慎确定实开课堂数量与课堂总需求量之间的比例系数（过高容易导致课堂资源浪费，过低则会增加学生选课难度）。即便如此，也还是不能完全避免部分课堂缺额大，部分学生无合适的课堂可选的情况，特别是某些出乎预料的课程安排、大型活动可能加重这一情况。此时就需要适时关注系统中的学生选课信息，对于人数过少的课堂可以联系已选学生改选并取消课堂，并在其他合适的时间增补课堂。要对学生因个人原因重选的频次做出合理限制，以免出现过多临时和随意更改选课的情况。

（三）人工管理需求相对加大

在推行学生自主选课的初期，可以明显感受到各项管理事务的增加，如调研课堂数量和分布、组织教师选课、设置调试选课系统、组织学生选课、动态调整增删课堂、管理学生课程数据、回复学生选课咨询等都需要投入时间和精力。为此，华中农业大学在推进课程信息化方面做了一系列努力，包括改进优化选课系统、开发微信小程序、开设微信公众号、开通实验辅助资源库等，多年的实践经验积累，目前华中农业大学的实验管理已逐渐走向成熟、规范，需要的人工管理投入也明显减少。另一方面，选课模式的改革也进一步提升了课程的信息化水平，很大程度上是把原来分散在各任课教师头上的课程管理工作整合起来，如课堂考勤、旷课处理、实验补做、成绩统计汇总等，都由信息化系统和指定管理人员统一负责，从而让实验任课教师能够有更多的时间精力专注教学或科研方面的工作。

（四）旷课或缺交报告的情况增多

目前高校绝大部分的课程是以班级或专业为单位开设课堂，因此很少出现因为忘记时间而旷课的现象。但自主选课的一个重要特点是，每位学生的课表可能都不一样，身边同学的上课时间不再同步，这有可能导致“忘记上课”成了学生自主选课课堂旷课的主要原因（如果是其他原因，学生会提前取消选课改选其他时间），“忘记写报告”（尤其是实验预习报告）也是多数学生缺交报告的理由。应在实验绪论课上跟学生强调，一定要把选课时间写入自己的课程表，或在手机上设置上课提醒。

与此同时，一个更有效的做法是在微信公众号上开通选课查询和提醒功能，包括实验报告的状态提示。对个别学生旷课的情况，教师可在正式上课前通过系统预留的手机号联系学生。

通过这些措施，华中农大近几年大学物理实验课程的总体旷课率已降到不足1%，远低于无法退选和改选的集体排课课堂。

四、结语

任何教学改革都是为了解决教学中存在的问题或提升优化教学效果，推行学生自主选课也是如此。改革是否可取、是否成功，取决于改革所带来的裨益是否足以抵偿它所产生的问题。华中农业大学在大学物理实验课程推行学生自主选课的改革实践过程中，持续巩固强化自主选课带来的优势，不断克服解决改革中遇到的问题，使得大学物理实验课程的教学组织与管理以及教学效果获得了稳定且显著的提升。文章的分析总结亦能给其他公共基础实验课程的教学改革提供一些有益的参考或启发。

参考文献：

［1］ 韩汝取，李晓喜，褚艳秋，等. 大学物理实验教学模式改革探索与研究［J］. 物理通报，2021（06）：10-13.

［2］ 徐伟，杨旭，张冰. 新时代大学物理实验课程改革策略探索与讨论［J］. 大学，2022（17）：140-143.

［3］ 谭佐军，程其娈，陈建军，等. 虚实结合混合式大学物理实验预习模式的实践［J］. 物理实验，2018，38（05）：40-43.

［4］ 秦平力，余雪里，马良. 新工科牵引下大学物理实验课程改革与实践［J］. 物理与工程，2023，33（02）：73-80.

［5］ 王明锋，金捷，何林李. 基于自主选课的大学物理实验教学改革探究［J］. 新课程研究：中旬刊，2017（05）：50-52.

［6］ 邢红玉，叶文江，张志东. 指导教师负责制的自主选课教学模式［J］. 河北工业大学学报（社会科学版），2011，3（01）：58-61.

［7］ 段秀铭，易志军，张伦，等. 物理实验开放式教学自主选课问题研究［J］. 大学物理实验，2020，33（05）：146-149.

［8］ 卢军，陈建军，谭佐军，等. 基于ASP.NET和SQL的大学物理实验选课系统设计［J］. 大学物理实验，2011，24（01）：89-92+106.

（责任编辑：邵秋露）

作者简介：邓海游（1985—），男，博士，华中农业大学工学院副教授，研究方向为生物物理；刘泉（1978—），女，博士，华中农业大学工学院副教授，研究方向为非线性统计物理；易伟松（1977—），男，博士，华中农业大学工学院副教授，研究方向为生物医学光谱学。